Effects of water salinization on tomato seedlings (Solanum lycopersicum)

Peer-Reviewed Journal

ISSN: 2349-6495(P) | 2456-1908(O)

Vol-10, Issue-2; Feb, 2023

Journal Home Page Available: https://ijaers.com/

Article DOI: https://dx.doi.org/10.22161/ijaers.102.2

Effects of water salinization on tomato seedlings

(Solanum lycopersicum)

Efeitos da salinização da água em mudas de tomate (Solanum lycopersicum)

Leandra Brito de Oliveira1 , Luziléa Brito de Oliveira2

1Universidade do Estado da Bahia - UNEB

2Instituto Federal da Bahia – IFBA

Received: 29 Dec 2022,

Receive in revised form:26 Jan 2023,

Accepted: 06 Feb 2023,

Available online: 14 Feb 2023

©2023 The Author(s). Published by AI

Publication. This is an open access article under the CC BY license (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Keywords Electrical conductivity, 'Bartô' tomato, Irrigation.

Palavras Chaves Condutividade elétrica, tomate ‘Bartô’, Irrigação

Abstract Tomato quality is directly related to the quality of the water used for irrigation and the adequate supply of nutrients, which can lead to damage due to soil salinization, with a consequent reduction in crop yield. This work aims to evaluate the emergence and initial development of 'Bartô' tomato seeds when submitted to different levels of saline water. Tomato cultivar seeds (Solanum lycopersicum) were subjected to five concentrations of sodium chloride (NaCl), 2.5; 3.5; 4.5; 6.5 and 7.5 dS m-1. The design used was completely randomized (DIC) with four replications of 25 seeds per modality. Sowing was carried out in petri dishes, on a paper towel disc. The papers were moistened with the saline solution in their respective concentrations. Then the plates were sealed to prevent moisture loss. The assays were kept in the BOD (biology oxygen demand), at a temperature of 25ºC. In addition to the electrical conductivity test, the physiological characterization of tomato seeds was carried out, such as: first germination assembly, emergence speed index (IVE); germination percentage; seedling length. The data were submitted to analysis of variance using the SISVAR Software, and were not transformed, as they followed a normal and homogeneous distribution. The maximum salinity in irrigation water that tomato plants can withstand without affecting productivity was 1.7 dS m-1. The salinity level that negatively affected the studied variables was from 4.5 dSm-¹.

Resumo A qualidade do tomate está diretamente relacionada com a qualidade da água utilizada na irrigação e com o suprimento adequado de nutrientes, podendo levar a prejuízos pela salinização do solo, com consequente redução do rendimento da cultura. Este trabalho tem como objetivo avaliar a emergência e o desenvolvimento inicial das sementes de tomate ‘Bartô’ quando submetidas a diferentes níveis de água salina. Sementes do cultivar de tomate (Solanum lycopersicum) foram submetidas a cinco concentrações de Cloreto de sódio (NaCl), 2,5; 3,5; 4,5; 6,5 e 7,5 dS m-1. O delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado (DIC) com quatro repetições de 25 sementes por modalidade A semeadura foi realizada em placas de petri, sobre disco de papel toalha. Os papéis foram umedecidos com a solução salina em suas respectivas

I. INTRODUÇÃO

concentrações. Em seguida, as placas foram vedadas para evitar a perda de umidade. Os ensaios foram mantidos na BOD (biology oxygen demand), sob temperatura de 25ºC. Além do teste de condutividade elétrica, realizou-se a caracterização fisiológica das sementes do tomateiro tais como: primeira montagem de germinação, índice de velocidade de emergência (IVE); porcentagem de germinação; comprimento das plântulas. Os dados foram submetidos à análise de variância utilizando o Software SISVAR, não sendo transformados, pois seguiram distribuição normal e homogênea. A salinidade máxima na água de irrigação que tomateiro suporta sem afetar a sua produtividade, foi de 1,7 dS m-1. O nível de salinidade que afetou negativamente as variáveis estudadas foi a partir de 4,5 dSm-¹.

O aumento da população e da demanda por parte dos consumidores tem exigido, cada vez mais,o uso de recursos naturais nos processos produtivos, e o solo é um dos elementos que tem sido fortemente impactado. De acordo com a FAO (2011), percebe-se que a degradação do solo estaria relacionada com práticas agrícolas intensivas que provocam impactos ambientais negativos, incluindo perda da biodiversidade e poluição de mananciais superficiais e subterrâneos, devido ao uso intenso de fertilizantes e pesticidas nas lavouras.

Quando se considera apenas a salinização como fator de degradação, estima-se que aproximadamente 7,0% de toda superfície terrestre apresenta-se salinizada seja, devido a processos naturais intrínsecos ao próprio solo da região de ocorrência, seja por atividades antrópicas (SZABOLCS, 1979; DUDAL & PURNELL, 1986; JAIN et al.,1989; GUPTA & ABROL 1990; AHMED & QAMAR, 2004).

NoBrasilsolossalinosesódicosocorremnoRioGrande do Sul, na região do Pantanal Mato-grossense e, com predomínio na região semiárida do Nordeste (RIBEIRO et al., 2003). Além de se caracterizar como problema ambiental, causa perdas consideráveis para agricultura e para novos cultivos, além de inviabilizar a exploração de novas áreas agricultáveis (FLOWERS, 2004; MUNNS et al., 2006).

De acordo com Filgueira (2003) o agronegócio da produção de hortaliças se destaca por ser uma atividade intensiva, em inúmeros aspectos, comparada a outras atividades extensivas, como a produção de grãos. No entanto,apesardasexigênciasem investimentosporhectare explorado, o retorno por hectare é compensável.

O tomate (Solanum lycopersicum) é uma olerícola consumida mundialmente seja in natura ou industrializada. Ao longo dos anos tornou-se uma das hortaliças de maior importância econômica do Brasil, sendo cultivada em diversas regiões. Grande parte da colheita nacional, no

Brasil, é destinada à mesa, entretanto, nas regiões do cerrado, a produção voltada para as agroindústrias tem crescido gradativamente (FILGUEIRA, 2008).

Todavia, para que essa cultura expresse seu máximo desenvolvimento é importante o favorecimento de um conjunto de fatores bióticos e abióticos, como o fornecimento nutricional em quantidade e qualidade satisfatória, além do fornecimento hídrico de qualidade, relacionado ao tipo de sais presentes na água, intensidade e duração do estresse salino ao qual ela está submetida (DA SILVA et al., 2008).

A salinidade afeta o crescimento da planta em todos os estágiosdecrescimento,contudo,suasensibilidadedepende do estágio e do genótipo, a semente, em seu estágio de germinação, é mais sensível à salinidade porque esta inibe severamente a emergência de mudas, de forma excessiva pode causar toxicidade iônica e deficiência de água e nutrientes, inibindo o crescimento das plantas (ACOSTAMOTOS et al., 2017). Assim, a concentração excessiva de sal no solo, solução e água de irrigação afeta negativamente a fisiologia, crescimento e rendimento das culturas (ELMOGY et al., 2018).

O estudo da tolerância à salinidade em plantas é relevante porque o sal se constitui em fator limitante para a produção agrícola, causando dois tipos de estresse: (i) estresse osmótico e (ii) estresse por fitotoxicidade iônica específica, o que diminui a absorção de nutrientes e o crescimento, provocando distúrbios nas atividades metabólicas em geral. O teste de condutividade elétrica (CE), dentre outros testes de vigor, constitui-se numa técnica eficiente em razão das rápidas informações, baixo custo e objetividade, sobretudo por ter base teórica consolidada, com capacidade de identificação da deterioração das sementes em sua fase inicial (HAMPTON & TEKRONY, 1995).

De acordo com Gonzales et al. (2009), o teste que determina o valor da CE parte do princípio de que, com o processo de deterioração das sementes, e em razão da

consequente perda da integridade dos sistemas de membranas celulares, ocorre a lixiviação dos componentes celulares das que estão embebidas em água.

O valor da CE da solução na qual a semente está embebidaestádiretamenterelacionado com aquantidadede constituintes lixiviados, ou seja, quanto maior o valor da condutividade elétrica, menor é o vigor das sementes analisadas, uma vez que a desestruturação das membranas celulares promove o aumento da permeabilidade à medida que ocorre a deterioração das sementes, processo este que fundamenta o princípio da condutividade elétrica (MOURA et al., 2017).

De acordo com Holanda et al.(2001), o aumento da área de terras apresentando problemas com salinização em regiõesáridasesemiáridastem setornado motivodegrande atenção por se concentrar em áreas irrigadas que receberam altos investimentos em infraestrutura para sua implantação. O emprego da irrigação sem um manejo adequado e com as condições de drenagem deficientes contribuem para que o processo de salinização seja acelerado, podendo atingir níveis prejudiciais à maioria das culturas em um espaço de tempo relativamente curto.

A salinidade é uma condição do solo que ocorre principalmente nas regiões áridas e semiáridas. A precipitação pluviométrica limitada nessas regiões, associada à baixa atividade bioclimática, menor grau de intemperização, drenagem deficiente e a utilização de água de má qualidade, conduzem à formação de solos com alta concentração de sais (HOLANDA et al., 2007), o que pode impactar a produtividade de algumas culturas.

Assim sendo, o objetivo do presente estudo é avaliar a emergência e o desenvolvimento inicial das sementes de tomate ‘Bartô’ quando submetidas a diferentes níveis de água salina.

II. MÉTODOS

O experimento foi conduzido no Laboratório de Análise de Sementes da Universidade do Estado da Bahia – UNEB, Campus IX, localizada no município de Barreiras - BA, situada à 12° 8’ 54’’ Sul e 44° 59’ 33’’ Oeste, durante o período de janeiro a fevereiro de 2020.

O delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado (DIC) com quatro repetições de 25 (vinte e cinco) sementes por modalidade. Para o teste da condutividade elétrica, utilizaram-se 125 (cento e vinte e cinco sementes), com cinco repetições de 25 (vinte e cinco) sementes para a cultivar de tomate (Solanum lycopersicum), com cinco concentrações de embebição –2,5; 3,5; 4,5; 6,5 e 7,5 dS m1 de Cloreto de sódio (NaCl).

A semeadura foi realizada em placas de Petri, sobre disco de papel toalha. Os papéis foram umedecidos com a solução salina em suas respectivas concentrações. Em seguida, as placas foram vedadas para evitar a perda de umidade. Os ensaios foram mantidos na BOD (biology oxygen demand), sob temperatura de 25ºC.

A leitura da condutividade elétrica foi determinada em condutivímetro (MA521), cujos resultados foram expressos em dS.cm-¹ de semente (MARCOS FILHO et al., 2009).

Além do teste de condutividade elétrica, realizou-se a caracterização fisiológica das sementes do tomateiro por meio do método clássico (teste de umidade, sanidade, teste tetrazólio) para comparar as informações acerca das cultivares avaliadas de acordo com Brasil (2009), submetendo estas as seguintes avaliações:

1) primeiracontagem degerminação:realizado com cinco repetições de vinte e cinco sementes, distribuídas em papel germitest, umedecidos com as soluções salinas, mantidas em câmaras de germinação do tipo BOD (biochemical oxigen demand), a uma temperatura de 25 °C, sem luz. Essa avaliação foi realizada cinco dias após a embebição das sementes. Foram consideradas plântulas normais que não apresentaram pequenas irregularidades em quaisquer de suas estruturas essenciais, como sistema radicular, hipocótilo, cotilédone e aspecto geral da plântula, seguindo os critérios estabelecidos nas Regras para Análise de Sementes - RAS (BRASIL, 2009);

2) Índice de Velocidade de Emergência (IVE): equação proposta por Maguire (1962), a qual é representada da seguinte forma: IVE = (G1/N1) + (G2/N2) + ... + (Gn/Nn), onde:

• IVE = índice de velocidade de emergência;

• G = número de plântulas normais computadas nas contagens;

• N = número de dias da semeadura à 1ª, 2ª... 15ª avaliação.

3) porcentagem de germinação: as contagens foram efetuadas no quarto, oitavo e décimo segundo dia após a semeadura e as avaliações foram realizadas de acordo com os critérios estabelecidos pelas Regras para Análises de Sementes do Brasil;

4) comprimento das plântulas: a avaliação do comprimento das plântulas foi realizada no final do experimento, trinta dias após a embebição das sementes, efetuando-se a medida das partes das plântulas normais emergidas (raiz primária e hipocótilo) utilizando-se uma régua graduada, os resultados médios por plântulas foram expressos em centímetros conforme metodologia descrita com Carvalho (2011);

5) para todas as variáveis analisadas utilizou-se a análise de regressão em função dos períodos de embebição.

Cinco concetrações de cloreto de sódio

A seguir é apresentado o passo a passo dos métodos empregados nesta pesquisa, o que permite rápida visualização e compreensão:

Quatro repetições de vinte e cinco semestes, por modalidade (delineamento inteiramente casualizado (DIC))

Caracterização fisiológica das sementes

Primeira montagem de germinação

Porcentagem de germinação Comprimento das plântulas

Teste de condutividade elétrica

•cinco repetições de vinte e cinco = cento e vinte e cinco sementes

Índice de velocidade de emergência

Dados tratados pelo software SISVAR

•distribuição normal e homogênea

III. RESULTADOS

Na primeira contagem de germinação (PCG) verificouse que a testemunha apresentou os maiores valores de germinação, uma vez que, quanto maior a concentração de NaCl na solução de embebição, menor foi a quantidade de sementes germinadas, como pode ser observado na Gráfico 1.

submetidas a estresse salino, elas sofrem atraso no processo germinativo.

No decorrer do experimento observou-se que a porcentagem de germinação se comportou de maneira semelhante com a primeira contagem de germinação, havendo um decréscimo dela com o aumento da concentração dos níveis de salinidade. O tratamento com 2,5 dS m-1 apresentou 97% de germinação, em contrapartida os níveis de 6,5 e 7,5 dS m-1 apresentaram os valores com 11 % e 0,0 %, respectivamente, esses dados podem ser observados no Gráfico 2.

Gráfico 1 - Primeira Contagem de sementes de tomate submetidas a diferentes concentrações salinas de NaCl.

O número máximo obtido foi de vinte e quatro sementes em um intervalo de cinco dias, para testemunha, enquanto as sementes embebidas com as concentrações de 6 e 7,5 dS m-1 apresentando apenas 1,0 e 0,0 sementes germinadas para estas concentrações respectivamente (Gráfico 1). De acordo com Andréo-Souza (2010), quando as sementes são

Gráfico 2 - Porcentagem de germinação em sementes de tomate submetidas a diferentes concentrações salinas de NaCl.

Fig.1 – Passo a passo dessa pesquisa.

Um dos efeitos dos quais os sais apresentam é a redução da porcentagem de germinação. A proporção da redução desta variável serve como um indicador da tolerância da espécie à salinidade. As sementes são notadamente vulneráveis aos efeitos da salinidade, observando-se inicialmente uma diminuição na absorção de água, modificando consequentemente o processo de embebição.

No índice de velocidade de germinação (IVG) os resultados apontam uma redução do índice com o aumento da concentração de NaCl, reduzindo de 1,6 na dose 2,5 dS m-1 para 0,2 a 0 nas concentrações 6,5 e 7,5 dS m-1, respectivamente. O efeito do nível salino no percentual de índice de velocidade de germinação apresentou queda satisfatória a partir de 4,5 dS m-1, com redução de 87,5 e 100% para as concentrações salinas de 6 e 7,5 dS m-1 respectivamente, como mostra a Gráfico 3.

Gráfico 4 - Comprimento de plântula em sementes de tomate sobre a ação de diferentes concentrações salinas de NaCl.

IV. DISCUSSÃO

De acordo com a Food and Agriculture Organization (FAO, 2011), das Nações Unidas, ao avaliar o grau de degradação dos solos no mundo, tem-se (Gráfico 5):

8%10% 25% 36% 19%2%

Gráfico 3 - Índice de velocidade de germinação em sementes de tomate submetidas a diferentes concentrações salinas de NaCl.

A diminuição na velocidade de emergência também foi evidenciada por Shaygan et al. (2017) em variedade de tomate Santa Cruz. Segundo Oliveira et al. (2022), o índice velocidade de emergência e o índice de vigor de mudas de cultivares de tomate Santa Cruz Kada, Santa Adélia IPA 6, foram reduzidos em 47, 69 e 76%, respectivamente, em água de irrigação com CE de 10 dS m-1. Este mesmo trabalho constatou uma redução de 50% no índice de velocidade emergência e no vigor das mudas em condutividades elétricas estimada de 11,69 dS m-1 e 6,19 dS m-1, respectivamente.

O comprimento das plântulas foi afetado pelas altas concentraçõessalinas,verificandoqueo tratamentocom2,5 dS m-1 foi o que apresentou o maior comprimento com 9,7 cm, seguido da concentração de 3,5 dS m-1 com 7,5 cm (Gráfico 4). As condutividades de 6,0 e 7,5 dS m-1 , apresentaram o comprimento de 3,8 e 1,4 cm respectivamente (Gráfico 4).

Gráfico 5 – Grau de degradação do solo no mundo, em %.

O ajuste osmótico realizado por plantas de tomate sob estresse salino pode favorecer a absorção de água salina e conduzir íons de sódio e cloro para o vacúolo celular das folhas (OLIVEIRA et al., 2022). Assim, pode ocorrer a redução da seca da parte aérea e acúmulo de matéria devido à turgescência reduzida e fechamento de estômatos que reduzem as perdas de água (SAFDAR et al., 2019).

A partir dos dados obtidos, percebe-se o quão relevante é essa pesquisa, pois, de acordo com Da Silva et al. (2013), a salinidade constitui-se como um dos fatores ambientais que mais limitam o desenvolvimento das plantas, visto que o excesso de sais favorece à plasmólise.

As plantas acumulam vários metabólitos (solutos) no citoplasma das células como estratégia para aumentar a tolerância à perda de água induzida por estresse salino (TAIZ et al., 2018). A maior salinidade pode causar deficiência hídrica que diminui a atividade metabólica das plantas e contribui para a redução do crescimento das

plantas (OLIVEIRA et al., 2022), isso pode ser verificado através da redução da ´porcentagem de germinação no trabalho em questão (Gráfico 2).

De Macena Pereira et al. (2012) observaram que o aumento dos níveis de salinidade da água de 1,0 para 5,0 dSm-1 proporcionou redução na porcentagem de germinação das sementes de meloeiro, o que também aconteceu com o experimento com o tomate (Solanum lycopersicum).

Comportamentosemelhanteencontraram DaCostaetal. (2008), ao trabalharem com emergência de plântulas de melão em diferentes níveis de salinidade da água de irrigação, ao observarem resposta linear inversamente proporcional ao aumento dos níveis de salinidade da água de irrigação diminuindo o percentual da geminação das sementes de melão.

A salinidade máxima na água de irrigação que o tomate (Solanum lycopersicum) suporta sem afetar a sua produtividade, é de 1,7 dS m-1. Essa cultura é classificada como moderadamentesensível,umavezque,sob salinidade elevada, a redução na produtividade, reduz o número de frutos por planta. (KORKMAZ et al.,2017)

Quando a água da irrigação apresenta condutividade de 2,3 dSm-1 asuaprodutividadediminui10%,condutividade de3,4dSm-1reduz25%e5,0dSm-1provocaumaredução de 50% da produtividade (GOMES et al.,2011).

Bezerra et al. (2016) ao avaliarem os efeitos da salinidade daáguadeirrigação, verificaram umaredução na emergência de plântulas e na biomassa de mudas de maracujazeiro amarelo de 86,2 para 32,6% na percentagem de germinação, entre o menor (0,30 dSm-1) e o maior (4,0 dS m-1) nível salino testado, respectivamente.

V. CONCLUSÕES

Esta pesquisa tem como objetivo avaliar a emergência e o desenvolvimento inicial das sementes de tomate ‘Bartô’(Solanum lycopersicum) quando submetidas a diferentes níveis de água salina. Conclui-se que a solução salina a 2,5 dS m-¹ não afetou o desenvolvimento inicial das sementes de tomate.

A emergência e o desenvolvimento inicial das plantas foram afetados pela salinidade da água estudados. a partir de 4,5 dSm-1, conforme apresentado nos Resultados e Discussões desta pesquisa.

De um modo geral, a alta salinidade da água promoveu a redução do crescimento das sementes de tomate ‘Bartô’ nos diferentes níveis de água salina

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